Neue NMR-Spektrometer stärken Chemie Campus Clausthal

Am Chemie Campus Clausthal macht nicht nur der Baufortschritt Tempo, auch die wissenschaftliche Ausstattung wächst: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat der TU Clausthal Investitionsmittel für ein neues Forschungsgroßgerät, ein 600-MHz-NMR-Spektrometer, bewilligt. Zusammen mit dem bereits erfolgreich betriebenen 400-MHz-Gerät sichert es die Infrastruktur im Bereich Nuclear Magnetic Resonance (NMR) langfristig ab und ermöglicht Analytik auf höchstem Niveau. Das Gesamtvolumen für die Beschaffung beider Geräte beträgt gut zwei Millionen Euro.

Leistungsstarker Standort für Circular Chemistry

Der Chemie Campus Clausthal ist das größte Bauprojekt der TU Clausthal seit Jahrzehnten. Da die Anorganische Chemie aus dem sanierungsbedürftigen Gebäude in der Paul-Ernst-Straße ausziehen muss, entsteht an der Leibnizstraße ein Ersatzbau, der alle Chemie-Institute der TU in einem neuen Gebäudekomplex zusammenführt. Dabei werden insbesondere neue Räumlichkeiten für die chemischen Praktika geschaffen. Die Forschungsflächen sind eigens mit der technischen Infrastruktur für die beiden Spektrometer ausgestattet. Gebäude und Großgeräte werden somit als zusammengehörige Einheit der Chemie geplant und entwickelt. 

„Mit dem Chemie Campus schaffen wir eine Infrastruktur, in der exzellente Forschung und praxisnahe Lehre unmittelbar zusammenkommen. Davon profitieren unsere Studierenden ebenso wie unsere Forschenden – und auch die Sichtbarkeit der TU Clausthal als leistungsstarker Standort für Circular Chemistry“, betont TU-Präsidentin Dr.-Ing. Sylvia Schattauer. 

Was verrät die NMR-Analytik, auf Deutsch Kernspinresonanz, über Moleküle? Bei dieser Methode werden Atomkerne in einem starken Magnetfeld mit Radiowellen angeregt, und ihre Antwort hängt von der jeweiligen chemischen Umgebung ab. Aus den entstehenden Spektren lassen sich Aufbau, Verknüpfung und räumliche Anordnung von Atomen bestimmen. Auch Reinheit, Beweglichkeit und Umwandlungen von Molekülen können untersucht werden – in der Regel, ohne die Probe zu zerstören. Auf demselben physikalischen Grundprinzip beruht auch die Magnetresonanztomografie (MRT), die in Krankenhäusern zur räumlich aufgelösten Bildgebung des menschlichen Körpers eingesetzt wird.

600 MHz bedeutet: mehr Auflösung, höhere Empfindlichkeit

Die Angabe 600 MHz bezeichnet die Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernen im Magnetfeld des Geräts. Gegenüber leistungsschwächeren Systemen bietet das 600-MHz-Spektrometer insbesondere bei komplexen Molekülen und überlagerten Signalen eine bessere spektrale Trennung und höhere Empfindlichkeit. Dadurch werden präzisere Strukturzuordnungen sowie anspruchsvolle mehrdimensionale und temperaturabhängige Messungen möglich.

Für die Organische Chemie ist die NMR-Spektroskopie unverzichtbar. Sie zeigt, ob bei einer Synthese das gewünschte Molekül entstanden ist, deckt Nebenprodukte auf, unterscheidet Struktur- und Stereoisomere und ermöglicht Einblicke in Reaktionsabläufe und molekulare Dynamik. An der TU Clausthal wird sie im Rahmen der „Circular Chemistry“ unter anderem für Katalysatoren und photochemische Systeme, organische Materialien für Redox-Flow-Batterien, Polymere sowie Produkte aus Recycling- und Funktionalisierungsprozessen benötigt.

Neue Großgeräte sind zentrale Voraussetzung belastbarer Forschung

„Für die Organische Chemie ist die NMR-Spektroskopie keine Zusatzanalytik, sondern eine zentrale Voraussetzung belastbarer Forschung. Die beiden modernen Ersatzgeräte ermöglichen uns, unsere Arbeiten zuverlässig fortzuführen, ohne Ausfälle der alten Systeme befürchten zu müssen. Das 600-MHz-Gerät erlaubt zugleich präzisere Untersuchungen komplexer Strukturen und dynamischer Vorgänge“, so Prof. Dr. René Wilhelm, Institut für Organische Chemie.

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